跨尺度圖析藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施
——以粵港澳大灣區(qū)為例

熊亮 王曉迪

隨著對(duì)人類-環(huán)境耦合系統(tǒng)的深入認(rèn)識(shí)，多時(shí)空尺度、跨組織分層的空間發(fā)展和治理成為新范式[1]。在這種范式下，國(guó)土空間規(guī)劃相關(guān)研究關(guān)注以區(qū)域?yàn)閱挝坏目绯叨确謱邮娇臻g發(fā)展和治理[2-7]。作為人類-環(huán)境耦合系統(tǒng)的重要組成部分，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施多尺度、長(zhǎng)時(shí)間地提供著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，維持著人地關(guān)系的繁榮發(fā)展，延續(xù)著歷史文化的脈絡(luò)[8]。藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的形態(tài)與結(jié)構(gòu)隨著人地關(guān)系改變而發(fā)生變化。在中國(guó)近幾十年的城市化進(jìn)程中，這種變化在人口密集區(qū)呈現(xiàn)出自然空間減少而人工空間逐漸增加的趨勢(shì)[9-10]。在此趨勢(shì)下，整體、科學(xué)和戰(zhàn)略性地構(gòu)建藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，是國(guó)土空間規(guī)劃體系發(fā)展的迫切需求。

隨著對(duì)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施概念認(rèn)知不斷深入，識(shí)別和構(gòu)建藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的方式隨之不斷變化。在空間維度上，藍(lán)綠空間的延續(xù)性和全域性逐漸成為新的關(guān)注重點(diǎn)[8]。在時(shí)間維度上，以南粵古驛道[11]為代表的線性廊道成為藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建依據(jù)，標(biāo)志著中國(guó)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建在跨時(shí)間尺度上的突破[12]。在時(shí)空維度的結(jié)合上，藍(lán)綠系統(tǒng)的耦合關(guān)系成為跨時(shí)空構(gòu)建藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的契機(jī)[13]。然而對(duì)藍(lán)綠系統(tǒng)耦合關(guān)系的研究，往往會(huì)受到數(shù)據(jù)的限制。較為翔實(shí)的歷史地圖數(shù)據(jù)往往聚焦在古代城市內(nèi)部或重要的文化路線上，難以為全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建提供依據(jù)。探索跨時(shí)空尺度的全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施識(shí)別方法，是藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

粵港澳大灣區(qū)是過(guò)去40年內(nèi)中國(guó)國(guó)土空間發(fā)生變化最劇烈的地區(qū)之一。2014年，它超越東京灣，成為世界上面積最大、人口最多的城市區(qū)域[14]。該區(qū)域的國(guó)土空間在多個(gè)尺度發(fā)生劇烈變化[15]，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給與需求也在多個(gè)尺度上劇變。因此，對(duì)粵港澳大灣區(qū)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的識(shí)別、構(gòu)建與完善，不僅可以成為保障該區(qū)域繁榮穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，也能為跨尺度藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建理論提供有力支撐。

筆者旨在使用一種基于復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)、跨時(shí)空尺度的圖析（mapping）方法，揭示在不同空間和時(shí)間維度下的人類-環(huán)境耦合系統(tǒng)中自然系統(tǒng)與建成系統(tǒng)的關(guān)系，用于理解和識(shí)別多尺度藍(lán)綠系統(tǒng)耦合關(guān)系的發(fā)展與變化。以粵港澳大灣區(qū)為例，展示圖析方法如何為跨尺度的全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建提供依據(jù)。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)視角下的國(guó)土空間

根據(jù)系統(tǒng)獲取穩(wěn)態(tài)的條件，可以將系統(tǒng)分為自穩(wěn)性系統(tǒng)、適應(yīng)性系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)性系統(tǒng)和受控性系統(tǒng)4種類型[16]。國(guó)土空間可被視為復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)[17]，在這種系統(tǒng)中，每一種可能的輸入都將產(chǎn)生至少一種穩(wěn)態(tài)?？梢越柚R(shí)別和理解復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)容要素在形成過(guò)程中的相互聯(lián)系，從而辨識(shí)這些潛在穩(wěn)態(tài)[18]。然而，并非所有穩(wěn)態(tài)都符合人類發(fā)展需求[19]，因此識(shí)別和理解國(guó)土空間中的復(fù)雜關(guān)系變得尤其重要。

準(zhǔn)確揭示多層結(jié)構(gòu)在不同時(shí)空維度下的關(guān)聯(lián)是圖析方法用于識(shí)別和理解國(guó)土空間中復(fù)雜關(guān)系的關(guān)鍵。近年來(lái)涌現(xiàn)出一批針對(duì)此類復(fù)雜關(guān)系的相關(guān)研究，特別是針對(duì)人口稠密的三角洲和沿海城市化地區(qū)，包括荷蘭的萊茵-馬斯-斯海爾德河三角洲[20-21]、美國(guó)的密西西比河三角洲[22-23]、越南的湄公河三角洲[24-25]、阿根廷的巴拉那河三角洲[26-27]、中國(guó)的長(zhǎng)江三角洲[28-29]和粵港澳大灣區(qū)[18,30-34]等。這些研究表明，融入復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的視角能夠?yàn)榭臻g規(guī)劃、設(shè)計(jì)和治理等多方面帶來(lái)益處[35-36]。筆者從這一思維視角對(duì)國(guó)土空間的發(fā)展提出3點(diǎn)假設(shè)：1）城市和自然的各子系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)與影響的；2）國(guó)土空間的不同尺度之間是相互關(guān)聯(lián)與影響的；3）“適者生存”現(xiàn)象發(fā)生在所有自然和城市的子系統(tǒng)中，并與尺度相關(guān)。

借助這些假設(shè)可以得到復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的主要推論，即對(duì)自然-人工動(dòng)態(tài)的協(xié)調(diào)與利用，將給國(guó)土空間規(guī)劃、設(shè)計(jì)和治理帶來(lái)更可觀的效益。在這一視角下，國(guó)土空間可被視為包含不同動(dòng)態(tài)過(guò)程和子系統(tǒng)的整體，各子系統(tǒng)擁有獨(dú)特的動(dòng)態(tài)和變化特征[37]。在這種系統(tǒng)中，各組分和它們之間的關(guān)系以多種過(guò)程和結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)[38-39]，并在多個(gè)尺度上以豐富的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系共同組織而成[40]。一方面，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與位置關(guān)系的相互作用中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸成為能量和功能在空間上的主要表達(dá)載體[41]，這意味著識(shí)別和分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系變得同等重要[42]；另一方面，這種多層級(jí)結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)地域特點(diǎn)而呈現(xiàn)出一定的相似性[43]，這為推測(cè)國(guó)土空間各動(dòng)態(tài)過(guò)程、子系統(tǒng)的多層次動(dòng)態(tài)關(guān)系提供了理論基礎(chǔ)。

1.2 跨尺度圖析

圖析是一種通過(guò)制圖而進(jìn)行的探索活動(dòng)，用于研究人與自然互動(dòng)的重要條件和關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，以及人與自然相互作用的空間關(guān)系和顯著影響[31]。圖析可作為系統(tǒng)化研究國(guó)土空間的工具，在知識(shí)獲取與視覺化、試驗(yàn)性設(shè)計(jì)與決策等國(guó)土空間規(guī)劃設(shè)計(jì)的多個(gè)階段發(fā)揮作用[30]。地圖既是圖析的產(chǎn)物，也是圖析的過(guò)程，地圖的這兩重身份令它在視覺化思考和視覺化交流中均扮演著重要角色。在地圖的協(xié)助下，對(duì)這些系統(tǒng)的形態(tài)進(jìn)行圖析，有助于揭示復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系、理解關(guān)鍵的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)關(guān)系。

圖析主要包括地圖剖析和地圖比較2種分析操作方法。1）地圖剖析指通過(guò)選擇和減構(gòu)的方法識(shí)別空間模式。借此識(shí)別出的空間模式可作為空間關(guān)聯(lián)分析的基礎(chǔ)，進(jìn)而通過(guò)疊合和交叉參考的方法，探索不同模式間的關(guān)聯(lián)。2）地圖比較指對(duì)相似的多個(gè)區(qū)域進(jìn)行時(shí)間、空間和專題的比較，通過(guò)辨析異同獲得普遍規(guī)律。這種辨析不僅可以選取相似的區(qū)域進(jìn)行，也可選取同一區(qū)域的不同小區(qū)域或者子系統(tǒng)進(jìn)行[44]。

圖析可根據(jù)國(guó)土空間各動(dòng)態(tài)的變化速率進(jìn)行分層[18]。根據(jù)子系統(tǒng)由快至慢的變化速率，可分為人居層、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層和景觀基底層[31]。在進(jìn)行多層識(shí)別時(shí)，不同的子系統(tǒng)層的數(shù)據(jù)年代和空間尺度往往有所差異，因此在圖析前，有必要進(jìn)行時(shí)間空間關(guān)系的尺度轉(zhuǎn)換。在尺度轉(zhuǎn)換中可能產(chǎn)生“尺度效應(yīng)”，即采用不同幅度（觀察的范圍）、粒度（觀察中最小單元的長(zhǎng)度、面積或者體積）觀察同一圖像將可能得到不同結(jié)果的現(xiàn)象（圖1）。在識(shí)別過(guò)程中，可通過(guò)選擇合適的尺度轉(zhuǎn)換方向來(lái)避免尺度效應(yīng)[30]（圖2）。轉(zhuǎn)換后，可通過(guò)變換幅度、粒度或分辨度，在多尺度上對(duì)國(guó)土空間的層次進(jìn)行圖析。這些操作的目的是將多個(gè)尺度下的空間關(guān)系和結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，在國(guó)土空間的多層結(jié)構(gòu)中搭建出具有尺度間關(guān)聯(lián)或尺度連續(xù)性的整體。借助圖析方法研究跨尺度的變化，不僅可以將原本不同尺度的多個(gè)子系統(tǒng)或元素置于同一時(shí)空尺度下進(jìn)行組合、連接和理解，也可用于比較多個(gè)相似區(qū)域。通過(guò)對(duì)人居層、基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層和景觀基底層之間的空間發(fā)展關(guān)系進(jìn)行識(shí)別，能夠理解區(qū)域內(nèi)以及相似區(qū)域之間的發(fā)展規(guī)律，并為全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的辨識(shí)和構(gòu)建提供支撐。

1 尺度效應(yīng)舉例：選用黑圈作為粒度將得到圖像異質(zhì)的結(jié)論；而選用以黑圈為中心的7個(gè)圓圈作為粒度，則會(huì)得到圖像同質(zhì)的結(jié)論[19]An example of scale effect: image heterogeneity can be concluded with black circle as grain size; while image homogeneity can be concluded with the 7 circles around the black circle as grain size[19]

2 避免尺度效應(yīng)的尺度轉(zhuǎn)換方向Scale transformation direction to avoid scale effect

1.3 全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的識(shí)別與構(gòu)建

在復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)視角下，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施可視為基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層的組成部分，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施是指在國(guó)土空間內(nèi)作為基礎(chǔ)設(shè)施在多尺度持續(xù)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的綠色空間、水體及其附屬物[15,27,34,45]。這個(gè)概念為藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的識(shí)別提供了兩點(diǎn)依據(jù)：1）藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施作為基礎(chǔ)設(shè)施，由人進(jìn)行有目的、有意識(shí)的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和管理；2）藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施以綠色空間、水體及其附屬物的形式，持續(xù)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。值得注意的是，在本研究的識(shí)別過(guò)程中，綠色空間和水體會(huì)因?yàn)槭ト藶榫S護(hù)和管理而被劃入景觀基底層，而人居層或基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)的子系統(tǒng)，如建筑物、構(gòu)筑物，也可能因其能持續(xù)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，被劃定為藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。綜上所述，作為處于動(dòng)態(tài)中的3層系統(tǒng)的組成部分，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施所涵蓋的內(nèi)容可能隨著時(shí)間和其他子系統(tǒng)而產(chǎn)生變化。

藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的識(shí)別與構(gòu)建依靠于形態(tài)、文字、數(shù)值等多源數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)各種信息來(lái)源進(jìn)行分析，判斷不同時(shí)期藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的內(nèi)容及其組成形式。在這一視角下，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施不僅可以與同為基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層的其他基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生互動(dòng)和轉(zhuǎn)換，也可與景觀基底層和人居層在各個(gè)尺度下發(fā)生互動(dòng)與轉(zhuǎn)換。藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的這種特性，令它能夠通過(guò)改變自身組分，較為自由地維持3層系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，使得藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施成為維持或者改變整個(gè)系統(tǒng)的重要因子。藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的辨識(shí)可以通過(guò)觀察其對(duì)3層系統(tǒng)的改變實(shí)現(xiàn)，而藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，可基于藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)3層系統(tǒng)的改變規(guī)律，改變其內(nèi)部組分來(lái)實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理方法

本研究以公元前4000年到2016年粵港澳大灣區(qū)的主要自然和人工動(dòng)態(tài)過(guò)程所產(chǎn)生的形態(tài)信息為主要數(shù)據(jù)源。其中的主要自然動(dòng)態(tài)過(guò)程包含沉積過(guò)程、河道變遷、海岸線發(fā)展等，主要人工動(dòng)態(tài)過(guò)程包括筑堤、圍墾、農(nóng)作、水產(chǎn)養(yǎng)殖、修路、聚落發(fā)展等。數(shù)據(jù)來(lái)源包括地質(zhì)資料、歷史地圖、檔案資料、衛(wèi)星地圖、規(guī)劃圖集和調(diào)研成果等[43-45]（表1）。所有資料在數(shù)字化后，基于1984年世界大地坐標(biāo)系（World Geodetic System-1984 Coordinate System，簡(jiǎn)稱WGS-84坐標(biāo)系），以谷歌地圖作為底圖進(jìn)行配準(zhǔn)，在ArcGIS 10與Adobe Illustrator CS6軟件內(nèi)進(jìn)行組織和操作。

表1 所使用的數(shù)據(jù)源及對(duì)應(yīng)時(shí)空特征Tab. 1 Data sources adopted and corresponding spatial and temporal characteristics

2.2 建模與分析方法

將數(shù)據(jù)按照空間幅度進(jìn)行聚類，依據(jù)尺度變換方法對(duì)處于同一時(shí)空尺度內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)、剖析與比較。根據(jù)變化速率的差異，構(gòu)建空間形態(tài)模型。模型包括3個(gè)圖層、2個(gè)尺度、9個(gè)時(shí)間切面（圖3）。其中3個(gè)圖層為景觀基底、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和聚落發(fā)展層，2個(gè)尺度為區(qū)域尺度和本地尺度，9個(gè)時(shí)間點(diǎn)為公元前4000年、公元前2000年、200年、1000年、1300年、1600年、1900年、1950年和2015年。其中時(shí)間點(diǎn)的選擇綜合考慮了數(shù)據(jù)源的特點(diǎn)，并結(jié)合了對(duì)斷代類數(shù)據(jù)和編年類數(shù)據(jù)的綜合判讀；通過(guò)對(duì)空間形態(tài)模型在各可能成圖時(shí)間點(diǎn)的試驗(yàn)性繪圖和比較，依據(jù)3層動(dòng)態(tài)變化特征的顯著性，選擇并確定了最終呈現(xiàn)的9個(gè)時(shí)間點(diǎn)，將藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的組成變化和形態(tài)變化識(shí)別出來(lái)并呈現(xiàn)在圖中。成圖后，對(duì)圖集進(jìn)行了逐張剖析和相互比較，并借助相似區(qū)域三角洲的形態(tài)演變模式，對(duì)圖集中缺失的要素進(jìn)行了補(bǔ)充。

2.3 評(píng)價(jià)和驗(yàn)證方法

對(duì)圖析的評(píng)價(jià)針對(duì)過(guò)程和結(jié)果兩方面進(jìn)行。圖析是將分散的數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)，以時(shí)空尺度作為參照系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理的過(guò)程。這一參照系應(yīng)當(dāng)能夠在相應(yīng)時(shí)空尺度上表達(dá)國(guó)土空間的核心過(guò)程。圖析的過(guò)程和結(jié)果都以地圖的形式呈現(xiàn)，因此針對(duì)圖析結(jié)果的評(píng)價(jià)也應(yīng)體現(xiàn)為地圖或地圖集。

圖析的驗(yàn)證包括信度和效度兩部分，驗(yàn)證過(guò)程在形態(tài)數(shù)據(jù)收集和地圖處理2個(gè)階段完成，以保障圖析結(jié)果的可靠性。在本研究中，信度是指形態(tài)數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，若多源形態(tài)數(shù)據(jù)的空間重合性較高、時(shí)間一致性較高，則信度較高；效度是指形態(tài)數(shù)據(jù)反映真實(shí)情況的準(zhǔn)確性，若所建立的空間模型或地圖集與現(xiàn)實(shí)的情況重合度較高，或能夠與歷史事件的時(shí)空特征相吻合，則認(rèn)為其效度較高。在形態(tài)數(shù)據(jù)收集階段，信度驗(yàn)證通過(guò)比較不同來(lái)源的地圖完成，而形態(tài)數(shù)據(jù)的效度則通過(guò)其他類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗(yàn)證。在地圖處理階段，通過(guò)圖像和原數(shù)據(jù)兩部分信度的驗(yàn)證，對(duì)地圖的圖像質(zhì)量、參照系統(tǒng)、時(shí)間幅度及分辨度進(jìn)行綜合考量，效度的驗(yàn)證則通過(guò)對(duì)比其他來(lái)源的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或描述性文字完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)域尺度

區(qū)域尺度圖集包括17幅地圖①，表達(dá)了景觀基底、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和聚落發(fā)展3個(gè)層面在區(qū)域尺度的主要?jiǎng)討B(tài)過(guò)程。景觀基底圖集揭示了景觀基底層演進(jìn)加速的現(xiàn)象；基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)圖集反映了各時(shí)期水利基礎(chǔ)設(shè)施的空間分布特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)形態(tài)；聚落發(fā)展圖集則揭示了聚落發(fā)展的形態(tài)特征（圖3）。通過(guò)進(jìn)行3個(gè)圖集間的比較，推斷1950—2015年水利基礎(chǔ)設(shè)施的位置信息和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化可能是景觀基底層和聚落發(fā)展層產(chǎn)生劇變的驅(qū)動(dòng)力。這一時(shí)期，水利基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模合并，一方面改變了景觀基底層的沉積條件和河道特征，促使大量沉積物從河網(wǎng)地區(qū)轉(zhuǎn)移至入?？诘貐^(qū)，加速了海岸線的推進(jìn)；另一方面，大規(guī)模的水利基礎(chǔ)設(shè)施改善了河網(wǎng)地區(qū)防洪排澇條件，使得大面積城市的形成成為可能，為近40年來(lái)該區(qū)域的快速城市化提供了基礎(chǔ)條件。

3 粵港澳大灣區(qū)時(shí)空分布圖圖集Atlas of spatial and temporal distribution maps of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2 本地尺度

本地尺度圖集與區(qū)域尺度一一對(duì)應(yīng)，包括17幅地圖（圖4～6），表達(dá)了景觀基底、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和聚落發(fā)展3個(gè)層面在本地尺度的主要?jiǎng)討B(tài)過(guò)程。通過(guò)與區(qū)域尺度的地圖進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合本地尺度的形態(tài)數(shù)據(jù)，能夠在本地尺度上建立更為詳細(xì)的地圖。本地尺度地圖揭示了城市、水、陸地、丘陵各層之間更為豐富的關(guān)系。本地尺度景觀基底圖集（圖4）反映了本地景觀形態(tài)格局各時(shí)期的變化特征。在區(qū)域尺度的水利基礎(chǔ)設(shè)施堤圍基礎(chǔ)上，本地尺度基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)圖集（圖5）在小尺度上增加了灌渠、運(yùn)河和道路等更為完善的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的位置信息和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，可在本地尺度聚落發(fā)展圖集（圖6）中，更為精確地判定聚落演替的位置信息和結(jié)構(gòu)（圖6-1）。在這一尺度上可以觀察到藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)成與演變，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施在該尺度下的空間模式可分為6類：1）海洋環(huán)境下島嶼模式（圖4-1）；2）河口環(huán)境下島嶼模式（圖4-2）；3）河口環(huán)境下自然三角洲沖積平原（圖4-3～4-5、5-1、5-2）；4）小尺度堤圍外半自然三角洲河網(wǎng)（圖4-6、4-7、5-3、5-4）；5）大尺度堤圍內(nèi)半自然內(nèi)河網(wǎng)絡(luò)（圖4-8、5-5）；6）大尺度堤圍內(nèi)人工排水灌溉網(wǎng)絡(luò)（圖4-9、5-6）。

4 本地尺度景觀基底圖集Landscape background maps at local scale

3.3 跨尺度分析

結(jié)合2個(gè)尺度多時(shí)間段的地圖對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，粵港澳大灣區(qū)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展包含了組成、格局和尺度3個(gè)層面。首先從組成層面上看，在大灣區(qū)的發(fā)展歷程中，藍(lán)綠空間的3種主要組分（綠色空間、水體和附屬物）的耦合過(guò)程，經(jīng)歷了從以水體發(fā)展為主導(dǎo)（圖5-1～5-4）到以水利基礎(chǔ)設(shè)施為主導(dǎo)（圖5-5、5-6）的變化。這種轉(zhuǎn)變?cè)诒镜爻叨壬系娘@著表現(xiàn)包括：1）大規(guī)模堤圍代替小規(guī)模堤圍；2）人工水道代替自然水體；3）大規(guī)模道路基礎(chǔ)設(shè)施開始出現(xiàn)，并連接到周邊地區(qū)。其次，藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的空間格局也產(chǎn)生相應(yīng)變化。景觀基底、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和聚落發(fā)展3個(gè)層面的動(dòng)態(tài)變化，令本地尺度下的藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施格局產(chǎn)生劇變。一方面，便利的陸路交通使聚落沿著道路發(fā)展（圖6-1），曾經(jīng)受水體作用而形成的聚落形態(tài)，逐漸被沿道路生長(zhǎng)的聚落形態(tài)所取代或包圍。交通網(wǎng)絡(luò)、聚落發(fā)展和水利設(shè)施的尺度改變，使得被識(shí)別出的本地景觀特征也隨之改變；另一方面，水網(wǎng)地區(qū)傳統(tǒng)的藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施所促成的空間格局也發(fā)生了變化：一部分自然形態(tài)水體被人工改直的水體所取代，水網(wǎng)所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能逐漸消失（圖6-1），而在快速城市化階段，大面積的綠色開放空間也被新興聚落形態(tài)所取代（圖6-2）。最終可以觀察到，原有的國(guó)土空間復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)在本地尺度上的穩(wěn)態(tài)被打破，整個(gè)系統(tǒng)在多個(gè)層面上重新尋求新的穩(wěn)態(tài)。這種破壞—再平衡的過(guò)程不僅在本地尺度上發(fā)生，也在區(qū)域尺度上直觀展現(xiàn)。在尋找新穩(wěn)態(tài)的過(guò)程中，國(guó)土空間發(fā)展面臨雙重挑戰(zhàn)：1）在形成新穩(wěn)態(tài)前，系統(tǒng)難以避免會(huì)出現(xiàn)更多的動(dòng)蕩（如更頻繁的洪澇事件）；2）新穩(wěn)態(tài)的實(shí)現(xiàn)是自然與人在國(guó)土空間上再協(xié)調(diào)的結(jié)果，比如改變基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的位置和邏輯、增加新的基礎(chǔ)設(shè)施（圖5-5、5-6）等。在大灣區(qū)，這類再協(xié)調(diào)的過(guò)程往往通過(guò)改變基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)層（特別是其中的藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)）來(lái)完成。

5 本地尺度基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)圖集Infrastructure network maps at local scale

6 本地尺度聚落發(fā)展圖集Settlement development maps at local scale

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

圖析得以提供現(xiàn)實(shí)意義的基礎(chǔ)是對(duì)形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行可信而有效的收集和處理。本研究在形態(tài)數(shù)據(jù)的收集和地圖處理2個(gè)階段進(jìn)行了信度與效度的檢驗(yàn)，保障了圖析結(jié)果的可靠性。在形態(tài)數(shù)據(jù)收集階段，其信度的驗(yàn)證通過(guò)比較不同來(lái)源的地圖完成，而形態(tài)數(shù)據(jù)的效度驗(yàn)證則通過(guò)其他類型的數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證。在進(jìn)行時(shí)空大跨度數(shù)據(jù)收集的過(guò)程中存在一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題，即媒介的轉(zhuǎn)換。年代較為久遠(yuǎn)的地圖資料往往受限于其呈現(xiàn)、保存和獲取的方式，對(duì)地圖數(shù)據(jù)的收集和處理技術(shù)提出了一定要求。這種限制也可能通過(guò)改變保護(hù)與利用之間的關(guān)系進(jìn)一步優(yōu)化。

在地圖處理階段，通過(guò)圖像和元數(shù)據(jù)兩部分驗(yàn)證信度，對(duì)地圖的圖像質(zhì)量、參照系統(tǒng)、時(shí)間幅度及分辨度進(jìn)行綜合考量，卻也難免出現(xiàn)因圖源過(guò)少而難以驗(yàn)證的情況。數(shù)據(jù)效度的驗(yàn)證則通過(guò)對(duì)比其他來(lái)源的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或描述性文字完成。需要指出，效度驗(yàn)證能夠有效揭示出某些圖形數(shù)據(jù)的偏差過(guò)大，但目前尚未發(fā)現(xiàn)較合適的方式去修正這些偏差。

4.2 結(jié)論

4.2.1 藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的辨識(shí)

跨尺度圖析揭示了藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施更豐富的內(nèi)涵，針對(duì)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的概念，將藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施附屬物的范圍擴(kuò)展到筑堤、圍墾、農(nóng)作、水產(chǎn)養(yǎng)殖、修路、聚落發(fā)展等一系列人工活動(dòng)產(chǎn)生的附屬物，即其在不同子系統(tǒng)和不同尺度間的互動(dòng)與轉(zhuǎn)化。這種發(fā)現(xiàn)很難在單個(gè)尺度上完成。通過(guò)對(duì)時(shí)空尺度和子系統(tǒng)之間空間關(guān)系的比較，得以在本地尺度上實(shí)現(xiàn)全域藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施特征和模式的識(shí)別。對(duì)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展歷程和模式的辨識(shí)，能夠直觀呈現(xiàn)出不同階段藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的特征，為制定藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展策略和國(guó)土空間發(fā)展結(jié)構(gòu)等方面提供支撐。本研究通過(guò)識(shí)別本地尺度的全域性藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施特征和模式，為區(qū)域尺度藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的識(shí)別和構(gòu)建提供了可能。

4.2.2 藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施與其他子系統(tǒng)的互動(dòng)與轉(zhuǎn)化

藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施與3個(gè)層面中不同子系統(tǒng)的互動(dòng)與轉(zhuǎn)化機(jī)制，是優(yōu)化藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐，而跨尺度圖析能夠明確多個(gè)子系統(tǒng)之間的互動(dòng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系。通過(guò)對(duì)圖集內(nèi)和圖集間的空間關(guān)系進(jìn)行分析，能夠揭示國(guó)土空間內(nèi)主要?jiǎng)討B(tài)過(guò)程間的作用機(jī)制，呈現(xiàn)出多種模式下國(guó)土空間的結(jié)構(gòu)，這為更整體、科學(xué)和戰(zhàn)略性地構(gòu)建藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施提供了參考依據(jù)。對(duì)主要?jiǎng)討B(tài)過(guò)程間作用機(jī)制的理解，可為保護(hù)和建設(shè)那些更敏感的動(dòng)態(tài)平衡提供有價(jià)值的知識(shí)。本研究的案例中，發(fā)現(xiàn)了藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的格局在各個(gè)尺度上產(chǎn)生了不同的影響機(jī)制，此影響機(jī)制可以作為國(guó)土空間規(guī)劃設(shè)計(jì)的法則?；谶@些法則，規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠?qū)?guó)土空間各種改變所帶來(lái)的影響做出可信的預(yù)測(cè)。這些知識(shí)和智慧可以協(xié)助設(shè)計(jì)師和決策者在改造藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，選擇合適的方式和尺度以達(dá)到期望的效果，不僅表現(xiàn)為藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的作用符合預(yù)期，也體現(xiàn)在它與其他子系統(tǒng)的良性互動(dòng)和相互促進(jìn)之中。

4.2.3 藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建

本研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施在粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展過(guò)程中，一直充當(dāng)著國(guó)土空間穩(wěn)態(tài)塑造者的角色。對(duì)藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建可以有效地引導(dǎo)國(guó)土空間進(jìn)行轉(zhuǎn)變。這種構(gòu)建可以體現(xiàn)在藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的組成上，也可以體現(xiàn)在格局或尺度上。這種轉(zhuǎn)變可以是漸進(jìn)的，也可以是劇變的?？绯叨葓D析在區(qū)域和本地2個(gè)尺度，揭示出藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施和其他基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，以及其他子系統(tǒng)之間的互動(dòng)關(guān)系和作用機(jī)制。這些互動(dòng)關(guān)系和作用機(jī)制隨著作用時(shí)間、技術(shù)改造能力和主要關(guān)注問題等因素，在約6 000年內(nèi)發(fā)生了數(shù)次改變。通過(guò)記錄和理解不同時(shí)期藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)的表現(xiàn)，可以獲得多種藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)下的系統(tǒng)表現(xiàn)，也能理解不同轉(zhuǎn)換過(guò)程將會(huì)帶來(lái)的可能結(jié)果，這讓我們有可能通過(guò)調(diào)整藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施，促使處于非穩(wěn)態(tài)的國(guó)土空間向著更可持續(xù)的方向發(fā)展。若結(jié)合粵港澳大灣區(qū)的碧道建設(shè)實(shí)踐，探索藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的組成、格局和尺度3個(gè)層面的規(guī)律，將更有效地實(shí)現(xiàn)全域性藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，使其能夠更好地成為改變或穩(wěn)定國(guó)土空間的基本骨架。

值得注意的是，歷史上各階段藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的作用機(jī)制，均會(huì)受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件和相應(yīng)尺度內(nèi)多個(gè)子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系。因此，國(guó)土空間規(guī)劃設(shè)計(jì)亟待解決的問題是：在管治體系、規(guī)劃目標(biāo)和技術(shù)都發(fā)生改變的當(dāng)下，這些規(guī)律在多大程度上仍能成為規(guī)劃設(shè)計(jì)的依據(jù)？然而，通過(guò)復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的思維視角，對(duì)國(guó)土空間按動(dòng)態(tài)速率進(jìn)行分層理解和調(diào)整，并積極地挖掘藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，從而構(gòu)建更具韌性的藍(lán)綠基礎(chǔ)設(shè)施，仍將成為維護(hù)國(guó)土空間安全格局的有益嘗試。

注釋(Note)：

① 區(qū)域尺度圖集詳見參考文獻(xiàn)[31]。

圖表來(lái)源(Sources of Figures and Table)：

圖1引自參考文獻(xiàn)[19]；圖2、4～6由作者繪制；圖3由作者繪制，由Véro Crickx排版設(shè)計(jì)；表1由作者繪制。